ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ "ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΡΑ ΙΟΝΟΥΚΛΙ ΙΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Be-7 ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΗΣ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ " ΣΤΑΜΑΤΙΑ ΗΣ ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΚΛΟΥΒΑΣ ΑΛΕΞΑΝ ΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ...3 ΜΕΡΟΣ 1 ο "ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ" ΚΕΦ. 1 ο : 1.1 Γενικά περί Ραδονίου Επίδραση του Ραδονίου στην ανθρώπινη υγεία Είσοδος του Ραδονίου στις κατοικίες Επίδραση του αερισµού των κατοικιών στην συγκέντρωση του Ραδονίου Πηγές έκλυσης Ραδονίου στο εσωτερικό κλειστών χώρων Προστασία του πληθυσµού από την έκθεση στο Ραδόνιο µέσα σε κτήρια 9 ΚΕΦ. 2 ο : 2.1 Μεθοδολογία Περιγραφή συστήµατος E-PERM Εξισώσεις υπολογισµού ΚΕΦ.3 ο : 3.1 Αποτελέσµατα Σύγκριση αποτελεσµάτων NaI µε παλαιότερες µετρήσεις HPGe...21 ΚΕΦ. 4 ο : 4.1 Συµπεράσµατα

3 ΜΕΡΟΣ 2 0 "ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ Be-7 ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΡΑ ΙΟΝΟΥΚΛΙ ΙΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΗΣ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ " ΕΙΣΑΓΩΓΗ...24 ΚΕΦ 1 ο : 1.1 Κοσµική ακτινοβολία...25 ΚΕΦ. 2 ο : 2.1 γ-φασµατοσκοπία Όρια ανίχνευσης Τρόπος µέτρησης Μεθοδολογία ΚΕΦ. 3 ο : 3.1 Αποτελέσµατα- Γραφήµατα ΚΕΦ. 4 ο : 4.1 Συµπεράσµατα ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η ραδιενέργεια σαν όρος έχει µπει εδώ και αρκετά χρόνια στη ζωή µας, ειδικά µετά το πυρηνικό ατύχηµα που συνέβη στο Chernobyl. Είναι φυσικό λοιπόν να υπάρχει µια ανησυχία στην µεγαλύτερη µάζα των ανθρώπων για την υγεία αυτών αλλά και των παιδιών τους. Μέσα στα πλαίσια ενηµέρωσης και προστασίας των πολιτών, πραγµατοποιούνται έρευνες µέσω µετρήσεων στις περισσότερες πόλεις της Ελλάδος, για την ενδεχόµενη ραδιενεργό ρύπανση του αέρα σε αυτές. Η παρούσα διπλωµατική έχει ως κύριο θέµα τις µετρήσεις και ανιχνεύσεις διαφόρων ραδιονουκλιδίων στον αέρα. Επικεντρώνουµε την προσοχή µας στα εξής ραδιονουκλίδια: 222 Rn, 7 Be, 234 Th, 137 Cs και 235 U. Το πρώτο µέρος της διπλωµατικής εργασίας αναφέρεται στις µετρήσεις Ραδονίου που πραγµατοποιήθηκαν σε εσωτερικούς χώρους στην περιοχή της Καβάλας κατά τους µήνες Μάρτιο ως και Σεπτέµβριο. Επίσης αναφέρονται οι ιδιότητες του Ραδονίου σαν ραδιενεργό στοιχείο, την βλαβερή επίδραση του στην ανθρώπινη υγεία και το πώς εισέρχεται µέσα στις κατοικίες µας. Τέλος υπάρχει η παράθεση των αποτελεσµάτων από τις µετρήσεις και σύγκριση αυτών µε τα επίπεδα αναφοράς για την ανάληψη δράσης. Το δεύτερο µέρος αναφέρεται κυρίως στις µετρήσεις 7 Be καθώς και σε µία προσπάθεια ανίχνευσης και άλλων ραδιονουκλιδίων όπως 234 Th, 137 Cs και 235 U. Ειδικά η συγκέντρωση του 234 Th, το οποίο είναι θυγατρικό του 238 U, είχε ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς την ίδια χρονική περίοδο λάβαιναν χώρα οι βοµβαρδισµοί στην γειτονική Γιουγκοσλαβία και υπήρχε ανησυχία για ενδεχόµενη ρύπανση του αέρα στις πόλεις της Βορείου Ελλάδος. Τέλος, δεν θα ήµουν σε θέση να γράφω αυτές τις λέξεις, εάν δεν είχα την πολυτιµότατη βοήθεια του ρ. Στέλιου Ξανθού, που µε την υποµονετική διάθεση που µου έδειξε κατάφερα να βγάλω σε πέρας την παρούσα διπλωµατική. Στον κ. Αλέξανδρο Κλούβα οφείλω ένα µεγάλο ευχαριστώ για το ότι µου έδωσε αυτή η θέση, την ευκαιρία να ασχοληθώ µε ένα θέµα που τελικά ήταν αρκετά ενδιαφέρον, καθώς και για την κατανόηση και την ενθάρρυνση που µου έδειξε καθ όλη την διάρκεια της διπλωµατικής αυτής. 7

5 ΜΕΡΟΣ 1 0 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 8

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Το Ραδόνιο είναι ένα φυσικό ραδιενεργό αέριο το οποίο προέρχεται από το Ράδιο που βρίσκεται σε όλα τα πετρώµατα και τα εδάφη της γης, από τα οποία εκρέει και διαχέεται στον αέρα των εσωτερικών χώρων (1). Το Ραδόνιο υπήρξε αντικείµενο µελέτης εδώ και πολλά χρόνια λόγω των δυσµενών συνεπειών του για την υγεία του ανθρώπου όταν εισπνέετε. Ο άνθρωπος στην καθηµερινή του ζωή εκτίθεται στην ακτινοβολία του Ραδονίου και των προϊόντων της διάσπασής του αφού το Ραδόνιο εκλύεται από όλα σχεδόν τα υλικά. Το µεγάλο πρόβληµα όµως εντοπίζεται στο γεγονός ότι ο άνθρωπος περνά το µεγαλύτερο µέρος µιας µέρας σε κλειστούς χώρους όπως γραφεία, σπίτια, αίθουσες ψυχαγωγίας, σχολικές εγκαταστάσεις, από τα υλικά των οποίων απορρέει συνεχώς Ραδόνιο, που προστίθεται σε αυτό που απορρέει από την γη. Σύµφωνα µε µελέτες η ραδιενεργός δόση που δέχεται ο άνθρωπος από το Ραδόνιο και τα προϊόντα διάσπασής του σήµερα υπερκαλύπτει το ήµισυ της συνολικής δόσης που δέχεται από φυσικές πηγές(σχήµα 1). Ραδιενεργός Ραδόνιο 47% επίπτωση Θορόνιο 0.4% 4% Κοσµική Ακτινοβολία 10% Φαγητό, ποτό 12% Ακτίνες γ από ιάφορα 0.4% Πυρηνικά καύσιµα Ιατρική 12% Εργασία 0.2% το έδαφος 14% 0.1% Σχήµα1. Συνεισφορά των διαφόρων πηγών ακτινοβόλησης στη µέση ετήσια δόση (2.5mSv) 9

7 Το Ραδόνιο είναι αδρανές αέριο, άχρωµο, ραδιενεργό, µε ατοµικό αριθµό 86. Συναντάται σε δύο µορφές: Rn-222 (Ραδόνιο) και Rn-220 (Θορόνιο), προϊόντα των φυσικών ραδιενεργών σειρών του U-238 και του Th-232 αντίστοιχα. Υπάρχει επίσης και το Rn-219 (Ακτινόνιο) προϊόν της φυσικής σειράς του U-235 (Ακτινίου) που όµως βρίσκεται σε πολύ µικρότερες συγκεντρώσεις (2). Το Ραδόνιο (Rn-222) παράγεται µε α διάσπαση του ασταθούς ισοτόπου Ra- 226 και δίνει ένα σύνολο ισοτόπων όπως φαίνεται στο σχήµα (α). Αυτά χωρίζονται σε δύο οµάδες: α) τα βραχύβια θυγατρικά ισότοπα: Po-218 (RaA), Pb-214 (RaB), Bi-214 (RaC), Po-210 (RaC ), µε χρόνους ηµίσειας ζωής µικρότερους των 30 λεπτών. β) τα µακρόβια θυγατρικά ισότοπα: Ρb-210 (RaD), Bi-210 (RaE), Po-210 (RaF), µε χρόνους ηµίσειας ζωής µεγαλύτερους της µιας ηµέρας (Σχήµα2). Σχήµα 2. Σχηµατική αναπαράσταση διάσπασης σειράς Ουρανίου 10

8 1.2 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΥΓΕΙΑ Μέσω της αναπνοής το ραδόνιο εισέρχεται στους πνεύµονες και τους ακτινοβολούν. Εκτιµάται ότι περίπου το 48% της συνολικής ετήσιας δόσης που δέχεται ο µέσος κάτοικος του πλανήτη εξαιτίας των ραδιενεργών πηγών οφείλεται στο ραδόνιο, το οποίο κατατάσσεται ως καρκινογόνο τάξης 1 (class 1). Επιδηµιολογικές µελέτες εκτιµούν ότι το 10% των θανατηφόρων καρκίνων του πνεύµονα οφείλεται στο ραδόνιο. Η επίπτωση στον πνευµονικό ιστό οφείλεται κυρίως στα θυγατρικά του ραδονίου παρά στο ίδιο, διότι είναι χηµικά αδρανές και ο χρόνος ηµιζωής του είναι σχετικά µεγάλος συγκρινόµενος µε το χρόνο αναπνοής (1). 1.3 ΕΙΣΟ ΟΣ ΤΟΥ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΤΙΣ ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ Τα οικοδοµικά υλικά και το έδαφος που περιβάλλουν τους κλειστούς χώρους αποτελούν τις κύριες πηγές εκποµπής Ραδονίου αφού αυτά περιέχουν το ισότοπο Ra-226 που παράγει µε τη διάσπασή του το Ραδόνιο. ευτερεύουσας σηµασίας πηγή ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους αποτελεί και η παροχή του νερού το οποίο µεταφέρει το ραδόνιο που απορρέει από τα γύρω πετρώµατα του υδροφόρου ορίζοντα µέσω των αγωγών µεταφοράς(2). Το έδαφος και οι τοίχοι των κλειστών χώρων είναι πορώδη υλικά στους κόκκους των οποίων βρίσκεται το Ra-226. Από το Ra-226 µε διάσπαση παράγεται το Ραδόνιο που µε τη σειρά του αποσπάται από τους κόκκους και εισέρχεται στο χώρο των πόρων του υλικού (Σχήµα3). Μέρος του ραδονίου διακινείται από τους πόρους στην ελεύθερη επιφάνεια του υλικού από όπου και εισέρχεται στην ατµόσφαιρα των εσωτερικών χώρων (απορροή exhalation), ταυτόχρονα µε το ραδόνιο του εδάφους που επίσης διεισδύει στον χώρο από τα θεµέλια. Το φαινόµενο είναι πιο έντονο όταν υπάρχουν υπόγεια και ρωγµές που προκλήθηκαν από σεισµούς που µπορεί να έγιναν. Η διείσδυση οφείλεται στη διαφορά πίεσης µεταξύ εδάφους και κλειστού χώρου. Καθώς το ραδόνιο του εδάφους πλησιάζει στα θεµέλια του χώρου έχει να επιλέξει µεταξύ δύο δρόµων κίνησης: είτε προς την επιφάνεια του εδάφους διαφεύγοντας στην ατµόσφαιρα, είτε προς τα θεµέλια εισερχόµενο στον χώρο, ανάλογα µε τη διακύµανση της πίεσης Ρ Z που έχει να αντιµετωπίσει προς τις δύο κατευθύνσεις ατµόσφαιρα και εσωτερικό χώρου. 11

9 Σχήµα3. ιακίνηση Ραδονίου 1.4 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΣΤΗΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΤΟΥ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Κατά τη διαδικασία του αερισµού ο εσωτερικός αέρας του χώρου ανανεώνεται µε την είσοδο του εξωτερικού ατµοσφαιρικού αέρα. Η πολύ χαµηλή συγκέντρωση και των προϊόντων διάσπασής του στην ατµόσφαιρα µειώνει τις υψηλές συγκεντρώσεις αυτών εντός του χώρου. Ο συνήθης τρόπος αερισµού των κλειστών χώρων γίνεται µε άνοιγµα των παραθύρων ή µε χρήση µηχανικών συστηµάτων εξαερισµού. Υφίσταται όµως αερισµός και µέσω των ανοιγµάτων στην εξωτερική επιφάνεια των χώρων (µη στεγανές κατασκευές στα παράθυρα και στις πόρτες). Ο αερισµός αυτός προκαλείται λόγω της διαφοράς πίεσης µεταξύ του εσωτερικού των χώρων και της ατµόσφαιρας, διαφορά που δηµιουργείται από τις µεταβολές της θερµοκρασίας και τους υπάρχοντες ανέµους. 1.5 ΠΗΓΕΣ ΕΚΛΥΣΗΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΧΩΡΩΝ Στους εσωτερικούς χώρους και ιδιαίτερα σε αυτούς που δεν αερίζονται επαρκώς οι συγκεντρώσεις του Ραδονίου µπορούν να αυξηθούν κατά 1-2 τάξεις µεγέθους σε σχέση µε 12

10 τους υπαίθριους χώρους. Σαν εσωτερικό χώρο εννοούµε οποιοδήποτε κλειστό χώρο µε ή χωρίς εξαερισµό. Οι παράγοντες που συντελούν στην αύξηση της συγκέντρωσης του Ραδονίου και των θυγατρικών του στο εσωτερικό των κτιρίων είναι: Πλούσια σε ράδιο οικοδοµικά υλικά ή έδαφος, ύπαρξη Ραδιούχου πετρώµατος είτε στα θεµέλια του κτιρίου, είτε στα δοµικά υλικά των τοίχων και των πατωµάτων καθώς και ανεπαρκής αερισµός. Έτσι είναι δυνατόν να παρατηρηθούν αυξήσεις της µέσης τιµής της συγκέντρωσης του Ραδονίου από την τάξη των 20 Bq/m3 στην τάξη των 10k Bq/m 3. Το πάχος και η ανθεκτικότητα της κατασκευής της βάσης ενός κλειστού χώρου καθώς και το ποσό της απορρόφησης των αέριων προϊόντων της διάσπασης, επηρεάζουν τη συνεισφορά του Ραδίου στη συγκέντρωση Ραδονίου σε ένα εσωτερικό χώρο. Όσον αφορά τον ελληνικό χώρο οι µέσες τιµές των συγκεντρώσεων φυσικής ραδιενέργειας των εδαφών δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές σε σύγκριση µε τις αντίστοιχες τιµές που αναφέρονται στη διεθνή βιβλιογραφία. Σε ορισµένες χώρες το έδαφος συνεισφέρει περισσότερο στη συγκέντρωση Ραδονίου από ότι τα οικοδοµικά υλικά. Τα οικοδοµικά υλικά ελευθερώνουν µεγαλύτερες ποσότητες Ραδονίου από τον συµπαγή βράχο, διότι έχουν τη µορφή µικρών κοµµατιών, οπότε και παρουσιάζουν µεγαλύτερη επιφάνεια έκθεσης στον αέρα. 1.6 ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΚΘΕΣΗ ΣΤΟ ΡΑ ΟΝΙΟ ΜΕΣΑ ΣΕ ΚΤΗΡΙΑ Η Ευρωπαϊκή Ένωση λαµβάνοντας υπόψη τις προτάσεις της ιεθνούς Επιτροπής Ακτινοπροστασίας (ICRP) στην σύσταση της Προστασία του πληθυσµού από την έκθεση στο ραδόνιο µέσα σε κτήρια (90/143/Euratom), προτείνει σαν Επίπεδα Αναφοράς για την Ανάλυση ράσης ΕΑΑ (action levels) για την µέση ετήσια συγκέντρωση ραδονίου στις υπάρχουσες κατοικίες την τιµή των 400 Bq/m3 και για τις µελλοντικές κατασκευές τα 200 Bq/m3. Σε περίπτωση υπέρβασης πρέπει να γίνονται διορθωτικές επεµβάσεις. Για µικρές υπερβάσεις οι διορθωτικές επεµβάσεις είναι απλές(πχ αρκεί η αύξηση του χρόνου εξαερισµού του εσωτερικού χώρου) (1). 13

11 Σε αρκετά κράτη (Αγγλία, Γερµανία, Ελβετία, ΗΠΑ, Σουηδία, Ιρλανδία κα) έχουν ήδη νοµοθετικά καθορισθεί τα επίπεδα δράσης για τον έλεγχο του ραδονίου στο εσωτερικό των κατοικιών και χώρων εργασίας. 14

12 ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ Είδος ΧΩΡΟΙ Είδος οδηγίας ΕΡΓΑΣΙΑΣ οδηγίας Eυρωπαϊκή 200(νέες) Προαιρετική Ένωση 400(υπάρχ.) Προαιρετική Βρετανία 200 για νέες+ Προαιρετική 400 υπάρχουσες Γερµανία 200 για νέες+ Προαιρετική υπάρχουσες ΗΠΑ 150 για νέες+ Προαιρετική 150 υπάρχουσες (για σχολεία) Σουηδία 200(νέες) Υποχρεωτική 200(νέες) Υποχρεωτική 400(υπάρχ.) Υποχρεωτική 400(υπάρχ.) Υποχρεωτική Ελβετία 400(νέες) 400 Προαιρετική 1000(υπάρχ.) Υποχρεωτική 3000 (1000 Υποχρεωτική για σχολεία) Καναδάς 800 για νέες+ Προαιρετική 800 υπάρχουσες Προαιρετική Νορβηγία 200(νέες) Προαιρετική 200(νέες) Προαιρετική 400(υπάρχ.) Προαιρετική 400(υπάρχ.) Προαιρετική Φιλανδία 200(νέες) Υποχρεωτική 400 Υποχρεωτική 400(υπάρχ.) Προαιρετική 400 Για δηµόσιους χώρους Πίνακας 1. Επίπεδα αναφοράς για την ανάληψη δράσης (Bq/m 3 ) Στις περισσότερες Ευρωπαϊκές χώρες έχουν ολοκληρωθεί ή βρίσκονται σε εξέλιξη µελέτες των συγκεντρώσεων ραδονίου σε κατοικίες και στους χώρους εργασίας. Από τα αποτελέσµατα (Πίνακας 1) φαίνεται ότι υπάρχει ένα σηµαντικό ποσοστό του γενικού πληθυσµού, το οποίο εκτίθεται σε υψηλές 15

13 συγκεντρώσεις ραδονίου χωρίς να το γνωρίζει. Συνεκτιµώντας την αναγκαιότητα για την ακτινοπροστασία του πληθυσµού, τις συστάσεις των ιεθνών Οργανισµών σχετικά µε το ραδόνιο και την διεθνή πρακτική κρίναµε απαραίτητη την διεξαγωγή εθνικής επισκόπησης ραδονίου στην Ελλάδα. Το εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης στα πλαίσια της προσπάθειας της εθνικής επισκόπησης άρχισε µία περιφερειακή επισκόπηση ραδονίου σε Νοµούς της Βόρειας Ελλάδας. Μελετήθηκε συγκέντρωση ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους κατοικιών, σε χώρους εργασίας καθώς και στα περισσότερα σχολεία της πόλης της Καβάλας. Η µεθοδολογία των µετρήσεων καθώς και η παρουσίαση των αποτελεσµάτων και των συµπερασµάτων που προέκυψαν αποτελούν το αντικείµενο της παρούσης επιστηµονικής έκθεσης. 16

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο. METΡΗΣΗ ΤΟΥ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΤΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ 2.1 ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Στις αρχές Μαρτίου 1999 (4/3/99) τοποθετήθηκαν 100 ηλεκτροστατικοί ανιχνευτές ραδονίου σε 50 εσωτερικούς χώρους της Καβάλας (2 σε κάθε εσωτερικό χώρο). Συγκεκριµένα τοποθετήθηκαν σε 17 κατοικίες, 17 χώρους εργασίας, 15 σχολεία ( ηµοτικά, Γυµνάσια, Λύκεια, ΤΕΕ ) και σε έναν παιδικό σταθµό. Λαµβάνοντας υπόψη τις χρονικές διακυµάνσεις της συγκέντρωσης του ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους και ότι το χρονικό διάστηµα είναι αντιπροσωπευτικό της µέσης ετήσιας έκθεσης, οι ανιχνευτές τοποθετήθηκαν σε κάθε κτήριο για διάστηµα 6,5 µηνών. Για την µελέτη της ενδεχόµενης εποχιακής διακύµανσης του ραδονίου πραγµατοποιήθηκε µια ενδιάµεση µέτρηση των ανιχνευτών ραδονίου µετά από διάστηµα 3 µηνών έκθεσης και µία στο τέλος µετά από διάστηµα 6,5 µηνών. 2.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ E-PERM Το σύστηµα Ε-PERM χρησιµοποιείται για την µέτρηση της συγκέντρωσης Ραδονίου στην ατµόσφαιρα. Αποτελείται από τρία µέρη: (i) ένα ηλεκτροστατικά φορτισµένο δίσκο από Teflon (electret), (ii) ένα θάλαµο ιονισµού φτιαγµένο από αγώγιµο πλαστικό στον οποίο τοποθετείται το electret και (iii) και ένα όργανο µέτρησης του επιφανειακού ηλεκτρικού δυναµικού του electret (2). (i) ELECTRET Το electret που χρησιµοποιείται στο σύστηµα µέτρησης E-PERM είναι ένας δίσκος από Teflon ο οποίος έχει αποκτήσει ηλεκτρικό φορτίο µέσω µίας ειδικής διαδικασίας έτσι ώστε να παραµείνει φορτισµένος µόνιµα. Το electret είναι τοποθετηµένο µέσα σε µια ηλεκτρικά αγώγιµη πλαστική βάση η οποία µπορεί να βιδωθεί µέσα σε έναν ηλεκτρικά αγώγιµο θάλαµο. Το electret παράγει ένα ηλεκτροστατικό πεδίο µέσα στο θάλαµο ικανό να συλλέξει ιόντα αντίθετου φορτίου που δηµιουργούνται από την διάσπαση του Ραδονίου και 17

15 των θυγατρικών του στο εσωτερικό του θαλάµου. Η επιφανειακή φόρτιση εξουδετερώνεται µε την συλλογή των ιόντων και η επιφανειακή τάση του electret ελαττώνεται σταδιακά. Σχήµα 4. Electret µικρή (αριστερά) και µεγάλης (δεξιά) διάρκειας Υπάρχουν διάφορα είδη electrets µε ξεχωριστά χαρακτηριστικά. Τα electrets µικρής διάρκειας παρέχουν µεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ υπάρχουν και άλλα µικρότερης ακρίβειας, αλλά έχουν το πλεονέκτηµα της µεγαλύτερης διάρκειας µέτρησης (Σχήµα 4). Στις µετρήσεις που έγιναν στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας χρησιµοποιήθηκαν και τα δύο είδη electrets. (ii) ΘΑΛΑΜΟΣ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Η διάσπαση του Ραδονίου δηµιουργεί τυχόν φορτισµένα σωµατίδια α, τα οποία προκαλούν ιονισµό στον αέρα. Όταν αυτό συµβαίνει στον περιορισµένο χώρο ενός ηλεκτρικά αγώγιµου θαλάµου ιονισµού τα σωµατίδια αυτά µπορούν να συλλεχθούν στο φορτισµένο electret. Υπάρχουν διάφορα είδη θαλάµων ιονισµού. Για τις µετρήσεις που έγιναν στην Καβάλα χρησιµοποιήθηκαν θάλαµοι µεγάλης διάρκειας τύπου L (Σχήµα 5).Ο 18

16 θάλαµος L έχει χωρητικότητα 50ml. Σχήµα 5. Θάλαµος ιονισµού τύπου L (iii) ΜΕΤΡΗΤΗΣ Ο µετρητής χρησιµοποιείται για την µέτρηση του ηλεκτρικού δυναµικού στην επιφάνεια του electret (Σχήµα 6). Η µεταβολή του κατά την διάρκεια µίας δεδοµένης χρονικής περιόδου µπορεί να µας δώσει την συγκέντρωση του Ραδονίου µέσα στον θάλαµο για αυτήν την χρονική περίοδο. Σχήµα 6. Μετρητής ηλεκτρικού δυναµικού electret 19

17 2.3 ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Για τις µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν στην Καβάλας χρησιµοποιήθηκαν θάλαµοι L που περιείχαν µόνο µικρής διάρκειας electret (µπλε χρώµα). Για αυτό το είδος θαλάµου χρησιµοποιούνται εξισώσεις για τον υπολογισµό της συγκέντρωσης του Ραδονίου από τις τιµές που µετρήθηκαν (Εξ. 2.1, 2.2). Στις ακόλουθες εξισώσεις ο συντελεστής CF (CALIBRATION FACTOR) ονοµάζεται συντελεστής βαθµονόµησης, τα I και F αντιπροσωπεύουν την αρχική και τελική µέτρηση αντίστοιχα σε Volts, t o χρόνος έκθεσης µεταξύ των δύο αυτών µετρήσεων σε ώρες, το RnC την συγκέντρωση του Ραδονίου που θέλουµε να υπολογίσουµε σε pci/l και ο συντελεστής γ τον µέσο ρυθµό έκθεσης λόγω γάµα background που µετρήσαµε στον χώρο του κάθε εργαστηρίου (2). Μπλε electret σε θάλαµο L I + F CF = (Εξ.2.1) 2 ( I F) pci RnC = ( γ 0. 12) (Εξ.2.2) CF t l Ξέρουµε ότι 1Ci=3,78*10 10 Bq οπότε πολλαπλασιάζουµε το RnC µε το 37 και παίρνουµε την συγκέντρωση σε Bq/m 3. 20

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο. 3.1 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η παρουσίαση των αποτελεσµάτων της µέσης συγκέντρωσης ραδονίου (Bq/m 3 ) σε εσωτερικούς χώρους της Καβάλας για τις χρονικές περιόδους 4/3/99-9/6/99, 9/6/99-22/9/99 και για την συνολική περίοδο 4/3/99-22/9/99 γίνεται στους Πίνακες 4(α)-4(γ) αντίστοιχα. Από την µελέτη των πινάκων αυτών έχουµε να κάνουµε 2 παρατηρήσεις. Πρώτον ότι στους περισσότερους εσωτερικούς χώρους η διαφορά των ενδείξεων µεταξύ των δύο ανιχνευτών ραδονίου που τοποθετήθηκαν σε κάθε χώρο είναι µικρή, γεγονός που ενισχύει τον βαθµό αξιοπιστίας των µετρήσεων, και δεύτερον ότι για τους περισσότερους εσωτερικούς χώρους η διαφορά στις τιµές της συγκέντρωσης ραδονίου µεταξύ των δύο χρονικών περιόδων µέτρησης δεν είναι σηµαντική. Σε µερικά σχολεία όµως, παρατηρείται µεγάλη συγκέντρωση ραδονίου την δεύτερη χρονική περίοδο 9/6/99-22/9/99 σε σχέση µε την πρώτη περίοδο 4/3/99-9/6/99. Η δεύτερη χρονική περίοδος συµπίπτει µε τις θερινές διακοπές, και εποµένως τα σχολεία ήταν κλειστά, οι αίθουσες δεν εξαερίζονταν µε αποτέλεσµα να έχουµε αύξηση της συγκέντρωσης ραδονίου. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται τα συγκεντρωτικά αποτελέσµατα (µέσες τιµές, εύρος τιµών) της συγκέντρωσης ραδονίου στους 49 εσωτερικούς χώρους της Καβάλας για τις τρεις χρονικές περιόδους. ΧΡΟΝΙΚΗ ΠΕΡΙΟ ΟΣ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ 4/3/99-9/6/99 98 Bq/m (Bq/m 3 ) 9/6/99-22/9/ Bq/m (Bq/m 3 ) συνολική 4/3/99-22/9/ Bq/m (Bq/m 3 ) Πίνακας 2:Μέσες τιµές και εύρος τιµών συγκέντρωσης Ραδονίου Από τον Πίνακα 2 προκύπτει ότι καµιά µέτρηση δεν υπερβαίνει την τιµή των 400 Bq/m3 που αποτελεί σύµφωνα µε την σύσταση της Ευρωπαϊκής Ένωσης Επίπεδο Αναφοράς για την Ανάληψη ράσης για τις υπάρχουσες κατοικίες. Στο παρακάτω σχήµα παρουσιάζεται η συχνότητα κατανοµής της συγκέντρωσης ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους της Καβάλας. 21

19 ΑΡΙΘΜΟΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΧΩΡΩΝ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Bq/m 3 Σχήµα 7. Κατανοµή µέσης συγκέντρωσης Ραδονίου Bq/m 3 εσωτερικούς χώρους της Καβάλας από 4/3/99 έως 22/9/99. σε Παρατηρούµε ότι µόνο σε έναν εσωτερικό χώρο η µέση συγκέντρωση ραδονίου υπερβαίνει τα 200 Bq/m3. Μολονότι δεν υπερβαίνει την τιµή του ΕΑΑ για τις υπάρχουσες κατοικίες υπερβαίνει την τιµή του ΕΑΑ για τις µελλοντικές. Γι αυτό πρέπει να γίνει σύσταση για συχνότερο εξαερισµό του χώρου. Στο Πίνακα 3 παρουσιάζεται η µέση τιµή και το εύρος τιµών για τα διάφορα είδη εσωτερικών χώρων. ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ (Bq m -3 ) ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ ΣΧΟΛΕΙΑ ΧΩΡΟΙ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΥΝΟΛΙΚΑ Πίνακας 3 : Μέσες τιµές και εύρος τιµών συγκέντρωσης ραδονίου ( Bq/m 3 ) 22

20 α/α ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΤΟΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΧΩΡΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΟΡΟΦΟΣ Ραδονίου (Bq/m 3 ) Ραδονίου(Bq/m 3 ) Ραδονίου (Bq/m 3 ) 1 Νοµαρχία 1970 Γραφείο 4ος Νοµαρχία 1970 ίπλα από γραφείο υπέρ Νοµάρχη 2ος αγκλή Γραφείο 2ος αγκλή 5 Γραφείο 1ος Τεχνικό Επιµελητήριο Βότση 1981 Αποθήκη 1ος Μουσείο 1964 Γραφείο 1ος Λιµεναρχείο Οδός Αβέρωφ 1975 Γραφείο 2ος Εθνικής Αντιστάσεως Γραφείο 3ος Γενικό Χηµείο του Κράτος 1972 Εργαστήριο 2ος Γραβιάς 6 (σπίτι) 1972 ωµάτιο 2ος Ελλ. ηµοκρατίας 24 <1970 Εργαστήριο Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 Σαλόνι Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 ωµάτιο 1ος Ελλ. ηµοκρατίας 46 <1970 Μαγαζί Ισόγειο Κ. Ποιητού Κουζίνα 2ος Οµονοίας Μαγαζί Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο <1900 Αιθ. ιευθυντή 1ος ηµαρχείο Καβάλας Γραφείο ιευθυντή 1ος Τεχνική Υπηρεσία ήµου Καβάλας 1900 /νση Τεχν.Υπ.Καβ. 1ος Χριστίνα Ταβουλτσίδου 1965(1993) Κατοικία 2ος Κασσάνδρου Γραφείο 2ος Τιµίου Προδρόµου Κατοικία 6ος Φιλλίπου Κατοικία 3ος 24 Κων/λεως (1994) Κατοικία 1ος Ιοκάστης Κατοικία 2ος Υδρας Γραφείο 1ος Σιλυβρίας Κατοικία Κατοκία ης Μεραρχίας (1994) Κατοικία 2ος Α' Πάροδος Βυζαντίου (1995) Κατοικία Ισόγειο Αθανασίου Μπαλάνου (1982) Κατοικία Ισόγειο Συκεών (1997) Κατοικία 2ος 32 7ο ηµ. Σχολείο 1934 Γραφείο 2ος ο Γυµνάσιο 1910 Γραφείο Η/Υ 3ος ο Γυµνάσιο <1900 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο ηµοτικό Σχολείο Τιµίου Σταυρού 1930 Γραφείο Καθηγητή 1ος ο ηµότικο Σχολείο 36 Αγίου Αθανασίου 1986 Γραφείο 1ος 37 1ο ΤΕΕ (Περιγιάλι) 1970 Γραφείο ιευθυντή 1ος Α'Παιδικός Σταθµός 38 ήµου Καβάλας 1986 Γραφείο Ισόγειο ο ηµ. Σχολείο 1966 Γραφείο 1ος o ηµοτικό Σχολείο Προφήτης Ηλίας 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό Σχολείο 1930 Γραφείο Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο 42 Περιοχή εξαµενής 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό (Βύρωνα) Γραφείο ιδασκόντων 1ος ο Λύκειο(Βύρωνα) 1990 Γραφείο 1ος Πυροσβεστική 1991 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο Ενιαίο Λύκειο (Ραψάνη) 1986 Γραφείο Καθηγητών 1ος 47 12ο Σχολείο ηµοτικό 1980 Γραφείο Καθηγητών 1ος Ποσειδώνος Κατοικία 3ος Κατοικία Ισόγειο ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ : (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ : 99 (Bq/m 3 ) 97 (Bq/m 3 ) 98(Bq/m 3 ) 23

21 Πίνακας 4(α). Μετρήσεις Ραδονίου στην Καβάλα από 4/3/99 έως 9/6/99 α/α ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΧΩΡΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΟΡΟΦΟΣ Ραδονίου(Bq/m 3 ) ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II Ραδονίου(Bq/m 3 ) ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ Ραδονίου (Bq/m 3 ) 1 Νοµαρχία 1970 Γραφείο Κ.Σίτη 4ος Νοµαρχία 1970 ίπλα από γραφείο υπέρ Νοµάρχη 2ος αγκλή Γραφείο 2ος αγκλή 5 Γραφείο 1ος Τεχνικό Επιµελητήριο Βότση 1981 Αποθήκη 1ος Μουσείο 1964 Γραφείο 1ος Λιµεναρχείο Οδός Αβέρωφ 1975 Γραφείο 2ος Εθνικής Αντιστάσεως Γραφείο 3ος Γενικό Χηµείο του Κράτος 1972 Εργαστήριο 2ος Γραβιάς 6 (σπίτι) 1972 ωµάτιο 2ος 11 Ελλ. ηµοκρατίας 24 <1970 Εργαστήριο Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 Σαλόνι Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 ωµάτιο 1ος Ελλ. ηµοκρατίας 46 <1970 Μαγαζί Ισόγειο Κ. Ποιητού Κουζίνα 2ος Οµονοίας Μαγαζί Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο <1900 Αιθ. ιευθυντή 1ος ηµαρχείο Καβάλας Γραφείο ιευθυντή 1ος Τεχνική Υπηρεσία ήµου Καβάλας 1900 /νση Τεχν.Υπ.Καβ. 1ος Χριστίνα Ταβουλτσίδου 1965(1993) Κατοικία 2ος 2ος Κασσάνδρου Γραφείο 2ος Τιµίου Προδρόµου Κατοικία 6ος Φιλλίπου Κατοικία 3ος 24 Κων/λεως (1994) Κατοικία 1ος Ιοκάστης Κατοικία 2ος Υδρας Γραφείο 1ος 27 Σιλυβρίας Κατοικία Κατοκία ης Μεραρχίας (1994) Κατοικία 2ος Α' Πάροδος Βυζαντίου (1995) Κατοικία Ισόγειο Αθανασίου Μπαλάνου (1982) Κατοικία Ισόγειο 31 Συκεών (1997) Κατοικία 2ος 32 7ο ηµ. Σχολείο 1934 Γραφείο 2ος ο Γυµνάσιο 1910 Γραφείο Η/Υ 3ος ο Γυµνάσιο <1900 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο ηµοτικό Σχολείο Τιµίου Σταυρού 1930 Γραφείο Καθηγητή 1ος ο ηµότικο Σχολείο 36 Αγίου Αθανασίου 1986 Γραφείο 1ος 37 1ο ΤΕΕ (Περιγιάλι) 1970 Γραφείο ιευθυντή 1ος Α'Παιδικός Σταθµός 38 ήµου Καβάλας 1986 Γραφείο Ισόγειο ο ηµ. Σχολείο 1966 Γραφείο 1ος o ηµοτικό Σχολείο Προφήτης Ηλίας 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό Σχολείο 1930 Γραφείο Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο 42 Περιοχή εξαµενής 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό (Βύρωνα) Γραφείο ιδασκόντων 1ος ο Λύκειο(Βύρωνα) 1990 Γραφείο 1ος Πυροσβεστική 1991 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο Ενιαίο Λύκειο (Ραψάνη) 1986 Γραφείο Καθηγητών 1ος 47 12ο Σχολείο ηµοτικό 1980 Γραφείο Καθηγητών 1ος Ποσειδώνος Κατοικία 3ος Κατοικία Ισόγειο ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ : (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) (Βq/m 3 ) ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ : 100 (Bq/m 3 ) 100 (Bq/m 3 ) 100(Bq/m 3 ) Πίνακας 4(β). Μετρήσεις Ραδονίου στην Καβάλα από 9/6/99 έως 22/9/99 24

22 α/α ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΧΩΡΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΟΡΟΦΟΣ Ραδονίου(Bq/m 3 ) ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II Ραδονίου(Bq/m 3 ) ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ Ραδονίου (Bq/m 3 ) 1 Νοµαρχία 1970 Γραφείο Κ.Σίτη 4ος Νοµαρχία 1970 ίπλα από γραφείο υπέρ Νοµάρχη 2ος αγκλή Γραφείο 2ος αγκλή 5 Γραφείο 1ος Τεχνικό Επιµελητήριο Βότση 1981 Αποθήκη 1ος Μουσείο 1964 Γραφείο 1ος Λιµεναρχείο Οδός Αβέρωφ 1975 Γραφείο 2ος Εθνικής Αντιστάσεως Γραφείο 3ος Γενικό Χηµείο του Κράτος 1972 Εργαστήριο 2ος Γραβιάς 6 (σπίτι) 1972 ωµάτιο 2ος 11 Ελλ. ηµοκρατίας 24 <1970 Εργαστήριο Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 Σαλόνι Ισόγειο Ελλ. ηµοκρατίας 49 <1960 ωµάτιο 1ος Ελλ. ηµοκρατίας 46 <1970 Μαγαζί Ισόγειο Κ. Ποιητού Κουζίνα 2ος Οµονοίας Μαγαζί Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο <1900 Αιθ. ιευθυντή 1ος ηµαρχείο Καβάλας Γραφείο ιευθυντή 1ος Τεχνική Υπηρεσία ήµου Καβάλας 1900 /νση Τεχν.Υπ.Καβ. 1ος Χριστίνα Ταβουλτσίδου 1965(1993) Κατοικία 2ος 2ος Κασσάνδρου Γραφείο 2ος Τιµίου Προδρόµου Κατοικία 6ος Φιλλίπου Κατοικία 3ος Κων/λεως (1994) Κατοικία 1ος Ιοκάστης Κατοικία 2ος Υδρας Γραφείο 1ος 27 Σιλυβρίας Κατοικία Κατοκία ης Μεραρχίας (1994) Κατοικία 2ος Α' Πάροδος Βυζαντίου (1995) Κατοικία Ισόγειο Αθανασίου Μπαλάνου (1982) Κατοικία Ισόγειο 31 Συκεών (1997) Κατοικία 2ος ο ηµ. Σχολείο 1934 Γραφείο 2ος ο Γυµνάσιο 1910 Γραφείο Η/Υ 3ος ο Γυµνάσιο <1900 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο ηµοτικό Σχολείο Τιµίου Σταυρού 1930 Γραφείο Καθηγητή 1ος ο ηµότικο Σχολείο 36 Αγίου Αθανασίου 1986 Γραφείο 1ος ο ΤΕΕ (Περιγιάλι) 1970 Γραφείο ιευθυντή 1ος Α'Παιδικός Σταθµός 38 ήµου Καβάλας 1986 Γραφείο Ισόγειο ο ηµ. Σχολείο 1966 Γραφείο 1ος o ηµοτικό Σχολείο Προφήτης Ηλίας 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό Σχολείο 1930 Γραφείο Ισόγειο ο ηµοτικό Σχολείο 42 Περιοχή εξαµενής 1933 Γραφείο 1ος ο ηµοτικό (Βύρωνα) Γραφείο ιδασκόντων 1ος ο Λύκειο(Βύρωνα) 1990 Γραφείο 1ος Πυροσβεστική 1991 Γραφείο ιευθυντή 1ος ο Ενιαίο Λύκειο (Ραψάνη) 1986 Γραφείο Καθηγητών 1ος ο Σχολείο ηµοτικό 1980 Γραφείο Καθηγητών 1ος Ποσειδώνος Κατοικία 3ος Κατοικία Ισόγειο ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ I ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ II ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ : (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) MEΣΟΣ ΟΡΟΣ : 101 (Bq/m 3 ) 99 (Bq/m 3 ) 100(Bq/m 3 ) 25

23 Πίνακας 4(γ). Μετρήσεις Ραδονίου στην Καβάλα από 4/3/99 έως 22/9/ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΝaΙ ΜΕ ΠΑΛΑΙΟΤΕΡEΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ HPGe Γνωρίζοντας τα αποτελέσµατα των µετρήσεων σε εσωτερικούς χώρους της Καβάλας µε χρήση ανιχνευτή NaI θεωρήθηκε σκόπιµο να πραγµατοποιηθεί σύγκριση των παραπάνω µετρήσεων µε αυτές που πραγµατοποιήθηκαν από το προσωπικό του Εργαστηρίου Πυρηνικής Τεχνολογίας τον Ιούλιο του 1996 µε χρήση ανιχνευτή HPGe. Εξετάζεται έτσι η δυνατότητα χρήσης NaI για γρήγορους υπολογισµούς συνολικού ρυθµού απορροφούµενης δόσης σε εσωτερικούς χώρους. Σηµειώνεται ότι οι ανιχνευτές NaI είναι πιο εύκολοι στην χρήση από τους ανιχνευτές υπερκαθαρού γερµανίου, το δε κόστος είναι µικρότερο από αυτό των HPGe ανιχνευτών. Παραθέτουµε παρακάτω τον Πίνακα 5 µε τα αποτελέσµατα για την µέση τιµή, την τυπική απόκλιση και το εύρος τιµών και για τις δύο µεθόδους. Στην περίπτωση του HPGe πραγµατοποιήθηκαν 10 µετρήσεις εσωτερικών χώρων ενώ σε αυτήν του NaI 44. Οι µετρήσεις µε τους ανιχνευτές NaI είναι λιγότερες από τις αναφερόµενες στους Πίνακες 4 (49 χώροι) γιατί θεωρήθηκε ότι σε κάποιες από αυτές (5) υπήρχαν σφάλµατα κατά τις µετρήσεις. ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ (ngy/h) ΤΥΠΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ ΕΥΡΟΣ ΤΙΜΩΝ (ngy/h) NaI 67 ±33 29,5-156,5 HPGe 82,5 ±26 34,0-120,5 Πίνακας 5. Συγκρίσεις αποτελεσµάτων NaI και HPGe 26

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συνοπτικά τα συµπεράσµατα που προκύπτουν από την µελέτη αυτή είναι τα εξής : α) Η µέση τιµή της συγκέντρωσης Ραδονίου σε 49 εσωτερικούς χώρους της Καβάλας για το χρονικό διάστηµα 4/3/99 µε 22/9/99 υπολογίστηκε ότι είναι 100 Bq/m 3. β) Από τις µετρήσεις της µέσης συγκέντρωσης ραδονίου σε 49 εσωτερικούς χώρους της Καβάλα προέκυψε ότι καµιά µέτρηση δεν υπερβαίνει την τιµή των 400 Bq/m3 που αποτελεί σύµφωνα µε την σύσταση της Ευρωπαϊκής Ένωσης Επίπεδο Αναφοράς για την Ανάληψη ράσης για τις υπάρχουσες κατοικίες. Εποµένως δεν χρειάζεται διορθωτική επέµβαση για την µείωση της συγκέντρωσης του ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους. γ) Παρατηρήθηκε µόνο σε έναν εσωτερικό χώρο(και συγκεκριµένα σε χώρο εργασίας) µέση συγκέντρωση ραδονίου άνω των 200 Bq/m3. Αν και δεν υπερβαίνει την τιµή του ΕΑΑ για τις υπάρχουσες κατοικίες, υπερβαίνει την τιµή του ΕΑΑ για τις µελλοντικές κατασκευές. Σε αυτή την περίπτωση προτείνεται σύσταση για συχνότερο εξαερισµό του χώρου. δ) Οι τιµές συγκέντρωσης ραδονίου που µετρήθηκαν στους εσωτερικούς χώρους της Καβάλας αν και πολύ µικρότερες από άλλες περιοχές της Ευρώπης (κυρίως της Βόρειας) είναι αρκετά µεγαλύτερες από άλλες περιοχές της Ελλάδας που έχουν ήδη πραγµατοποιηθεί µετρήσεις σε εσωτερικούς χώρους. Π.χ. η µέση συγκέντρωση ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους της Καβάλας είναι 2-3 φορές µεγαλύτερη από αυτή της Θεσσαλονίκης. ε) Παρατηρείται από την σύγκριση των µετρήσεων σε εσωτερικούς χώρους µε ανιχνευτές NaI και HPGe ότι υπάρχει µία σχετικά καλή σύµπτωση αποτελεσµάτων τουλάχιστον µέσα στο όπιο τυπικής απόκλισης. Η µέση τιµή 27

25 του ρυθµού απορροφούµενης δόσης από γ-ακτινοβολία στους εσωτερικούς χώρους της Καβάλας υπολογίστηκε µε NaI ότι είναι 67 ngy/h ενώ µε HPGe 82,5 ngy/h. ηλαδή η διαφορά τους είναι µικρότερη του 20% και θεωρείται ικανοποιητική για την ύπαρξη συµφωνίας ανάµεσα στις δύο µεθόδους. 28

26 ΜΕΡΟΣ 2 0 "ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ Be-7 ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΡΑ ΙΟΝΟΥΚΛΙ ΙΩΝ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 29

27 ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Σε αυτό το δεύτερο µέρος της διπλωµατικής εργασίας έγινε µία προσπάθεια µέτρησης και εξαγωγής συµπερασµάτων από τα φίλτρα αέρα που συλλέχθηκαν στην Θεσσαλονίκη στο κτήριο της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. κατά τους µήνες Μάιο ως εκέµβριο του έτους Πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις µε την µέθοδο της γ-φασµατοσκοπίας για τον προσδιορισµό της συγκέντρωσης διαφόρων ραδιονουκλιδίων στο αέρα της Θεσσαλονίκης. Συγκεκριµένα έγινε προσπάθεια να ανιχνευτούν τα ραδιονουκλίδια 7 Be, 137 Cs, 238 U µέσω του θυγατρικού του 234 Τh και 235 U. Τα δύο τελευταία παρακολουθήθηκαν στο πλαίσιο καταγραφής τυχόν ραδιορύπανσης του ελλαδικού εναερίου χώρου λόγω των βοµβαρδισµών της Γιουγκοσλαβίας την αντίστοιχη χρονική περίοδο µε βλήµατα απεµπλουτισµένου Ουρανίου. Αρχικά γίνεται µία εισαγωγή στην κοσµική ακτινοβολία και στα όρια ανίχνευσης της µετρητικής διάταξης που χρησιµοποιήθηκε. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των µετρήσεων και τα συµπεράσµατα τα οποία εξάγονται από τις παραπάνω µετρήσεις. 30

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο. 1.1 ΚΟΣΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Η κοσµική ακτινοβολία προέρχεται από το διάστηµα και τον ήλιο. Τα συστατικά της πρωτεύουσας ακτινοβολίας (πρωτόνια, σωµατίδια α, φωτόνια) αλληλεπιδρούν πριν φτάσουν στην επιφάνεια της γης µε το οξυγόνο και το άζωτο, παράγοντας έτσι µια δευτερεύουσα ακτινοβολία που αποτελείται από φωτόνια, µιόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Μέρος αυτής καταλήγει στην επιφάνεια της γης, ενώ το υπόλοιπο απορροφάται στην ατµόσφαιρα. Τα ανώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας βοµβαρδίζονται από ενεργειακά φορτισµένα σωµατίδια κυρίως ηλεκτρόνια, πρωτόνια και σωµατίδια α (3). Το µεγαλύτερο µέρος από αυτή την κοσµική ακτινοβολία προέρχεται κυρίως από πήγες εκτός του ηλιακού συστήµατος, µε τον ήλιο να συνεισφέρει επίσης σε αυτή την ροή σωµατιδίων. Μαζί µε τα µιόνια, νετρόνια, φωτόνια και ηλεκτρόνια οι κοσµικές ακτίνες παράγουν επίσης ραδιονουκλίδια (κοσµογενή) στα ανώτερα στρώµατα της στρατόσφαιρας και τροπόσφαιρας προκαλώντας πυρηνικές αντιδράσεις στα ατµοσφαιρικά άτοµα (O)Οξυγόνου και (N)Αζώτου. Ένα από τα µεγαλύτερα σε ποσότητα είναι το 7 Βe (χρόνος ηµιζωής t=53d). Το 70 % του 7 Be παράγεται στην στρατόσφαιρα και 30% στην ανώτερη τροπόσφαιρα (Σχήµα1). Σχήµα 1. Η ατµόσφαιρα της γης 31

29 Η διείσδυση του όζοντος από την στρατόσφαιρα µπορεί να υπολογιστεί από τον λόγο Be/Pb στην στρατόσφαιρα και τροπόσφαιρα, αν και η διακύµανση της δραστηριότητας του 7 Be στον αέρα έχει διάφορες αιτίες: α) την µεταβολή της ανταλλαγής του αέρα στην τροπόσφαιρα, β) οριζόντιων και κάθετων µείξεων της τροπόσφαιρας, γ) την µεταβολή λόγω οριζόντιας µεταφοράς αέριων µαζών από περιοχές µεσαίου γεωγραφικού πλάτους προς τους πόλους και δ) την βροχή (3). Αρκετά ραδιονουκλίδια παράγονται από τις αντιδράσεις των κοσµικών ακτινοβολιών µε τον αέρα, σε µεγάλο βαθµό από τον κριµατισµό (spallation) και σύλληψη νετρονίων (4). Μερική ραδιενέργεια µπορεί να προστεθεί στο περιβάλλον της γης από αστρική σκόνη και µετεωρίτες,αλλά αυτή η πηγή είναι σχετικά µικρή. Περίπου 10 7 kg σκόνης βοµβαρδίζουν την γη από το διάστηµα κάθε χρόνο,που περιέχουν ραδιενέργεια σε συγκέντρωση πάνω από 17 Bq/kg. Το ανώτερο όριο για την ραδιενέργεια από αυτή την πηγή είναι µόνο 1,7x 10 8 Bq. Αυτή η ενεργότητα προέρχεται κυρίως από τα ελαφρύτερα νουκλίδια όπως 7 Be, 53,54 Mn, 22 Na, κ.α. Επίσης ανιχνεύτηκαν και άλλα βαριά στοιχεία στα υλικά µετεωριτών όπως Τh και U. Η περισσότερη κοσµογεννετική ραδιενέργεια παράγεται από το κριµατισµό, µια διαδικασία κατά την οποία ένας πυρήνας διαιρείται σε πολλούς πυρήνες από την σύγκρουση µε ένα σωµατίδιο υψηλής ενέργειας,συνήθως νετρόνιο. Οι αντιδράσεις θρυµµατισµού έχουν κατώφλι ραδιενέργειας περίπου τα 50 MeV και σε µερικές περιπτώσεις φτάνει σε λίγες εκατοντάδες MeV (4). Το 70% του 7 Be δηµιουργείται στην στρατόσφαιρα και το 30% στην τροπόσφαιρα (4). (Η ραδιενέργεια που παράγεται στην στρατόσφαιρα έχει χρόνο παραµονής περίπου ένα χρόνο και µεταφέρεται στην τροπόσφαιρα όπου παραµένει γύρω στις 6 εβδοµάδες. Κατά την µεταφορά του στην επιφάνεια της γης επιταχύνεται από την βαρύτητα και την βροχή) Η συγκέντρωση των κοσµογεννετικών νουκλιδίων (Πίνακας 1) µπορεί να αλλάζει σηµαντικά µε το ύψος και το γεωγραφικό πλάτος όχι µόνο λόγω της περιοχής της παραγωγής, αλλά κυρίως λόγω της διαδικασίας ατµοσφαιρικής µίξης. Ωστόσο ουσιαστικά όλη η κοσµογεννετική ραδιενέργεια (99%) βρίσκεται σε ιζήµατα ωκεανών ή στην λιθόσφαιρα. 32

30 Tο 7 Be και τα άλλα ραδιονουκλίδια µπορεί να βρίσκεται σε ζωντανά υλικά, αλλά ο ρυθµός παραγωγής, η ποσότητα και συχνά ο χρόνος ηµιζωής είναι τόσο µικρά που δεν είναι και τόσο σηµαντικής αναφοράς. Πίνακας1. Κοσµογενή Ραδιονουκλίδια 33

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ γ-φασματοσκοπια Με την µέθοδο γ-φασµατοσκοπίας προσδιορίζεται η συγκέντρωση ενός συγκεκριµένου ραδιοϊσοτόπου µε βάση τις ακτίνες γ που εκπέµπονται αµέσως µετά την α ή β διάσπαση του, ακολουθώντας την διαδικασία αποδιέγερσης του θυγατρικού του πυρήνα. Οι ακτίνες γ των φυσικών ραδιενεργών ισοτόπων καλύπτουν ένα ευρύ ενεργειακό φάσµα και µερικές από αυτές ενεργειακά απέχουν ελάχιστα µεταξύ τους (5). Εξ αιτίας τούτου και λόγω των χαµηλών ρυθµών εκποµπής της ακτινοβολίας-γ των φυσικών ραδιενεργών ισοτόπων, απαιτείται η χρήση συστηµάτων µέτρησης που να συνδυάζουν υψηλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα (resolution), µεγάλη απόδοση (efficiency) στην µέτρηση και χαµηλούς ρυθµούς υποστρώµατος (υψηλή θωράκιση ή σύστηµα AntiCompton). Σύστηµα µέτρησης που πληροί τις παρακάτω απαιτήσεις και χρησιµοποιήθηκε στην παρούσα διπλωµατική για την φασµατοσκοπία των ακτίνων γάµα, παρουσιάζεται στο σχηµατικό διάγραµµα του Σχήµατος 2. Σχήµα 2. Σχηµατικό διάγραµµα του συστήµατος µέτρησης 34

32 Το σύστηµα περιλαµβάνει: (1) Ανιχνευτή στερεάς κατάστασης υπερκαθαρού Γερµανίου (High Purity Ge Detector) µε την αντίστοιχη µονάδα τροφοδοσίας υψηλής τάσης (4500 V). Τα χαρακτηριστικά του χρησιµοποιηθέντος ανιχνευτή παρουσιάζονται στον Πίνακα 2 (2) Σύστηµα ηλεκτρονικών µονάδων το οποίο περιλαµβάνει προενισχυτή φορτίου (charge sensitive preamplifier) και γραµµικό ενισχυτή φασµατοσκοπίας ( spectroscopy amplifier) ώστε να διατηρείται η ήδη υφιστάµενη αναλογικότητα µεταξύ της ενέργειας που αποτέθηκε στον ανιχνευτή και του ύψους του σήµατος στην έξοδο αυτού. Επίσης, το σήµα διαµορφώνεται ώστε να είναι δυνατή η µέτρηση του από το αντίστοιχο καταµετρητικό σύστηµα. (3) Μονάδα ανάλογη του αναλυτή πολλών καναλιών (MCA, Multi Channel Analyser) ενσωµατωµένη υπό µορφή κάρτας σε υπολογιστή η οποία περιλαµβάνει µονάδα µετατροπής του αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό (ADC, Analog to Digital Converter) και µνήµη 8192 καναλιών. Στην µονάδα αυτή γίνεται ανάλυση-διαχωρισµός των παλµών του ενισχυτή ως προς το ύψος και η καταµέτρηση αυτών. 35

33 Model GC Serial Number: Σχετική απόδοση : 20% Ανάλυση 2 kev FWHM at 1,33 MeV ιάµετρος: 50mm Μήκος : 49.5mm Κατώτερο όριο τάσης : 3500V dc Προτεινόµενη τάση : 4500V dc Ρεύµα διαρροής: 0,01 na ιακριτική ικανότητα και Απόδοση Σταθερά χρόνου ενισχυτή 4 µs Ισότοπο Co Co Ενέργεια(keV) ιακριτική ικανότητα (kev) 0,821 1,92 FWΗM(keV) 3,96 Peak/Compton 46,9:1 Σχετική Απόδοση 20,2% Πίνακας 2. Χαρακτηριστικά του ανιχνευτή υπερκαθαρού γερµανίου (HPGe) Canberra Για τον προσδιορισµό της συγκέντρωσης συγκεκριµένου ραδιοισοτόπου πρέπει να είναι γνωστά, τόσο η απόδοση του συστήµατος µέτρησης στην αντίστοιχη ενέργεια των ακτινών γ του ισοτόπου αυτού, όσο και το χαρακτηριστικό ποσοστό εκποµπής (relative intensity, yield, Branch ratio) της εν λόγω ακτινοβολίας-γ (αριθµός φωτονίων ανά διάσπαση). Απόδοση του συστήµατος ορίζεται ως ο λόγος του ρυθµού-κρούσεις (γεγονότα) ανά µονάδα χρόνου που µετρώνται από το σύστηµα(counting rate), προς τον ρυθµό ακτίνες-γ ανά µονάδα χρόνου συγκεκριµένης ενέργειας που εκπέµπονται από το δείγµα(emission rate). Η απόδοση η(ε) εξαρτάται κυρίως από την εσωτερική απόδοση(internal efficiency) του ανιχνευτή, η οποία είναι συνάρτηση της ενέργειας του εισερχόµενου φωτονίου και του ενεργού όγκου (active volume) του ανιχνευτή. Επίσης, η απόδοση του 36

34 συστήµατος γ-φασµατοσκοπίας µεταβάλλεται ανάλογα µε την γεωµετρία δείγµατος ανιχνευτή και µε την φύση των ατόµων των στοιχείων του δείγµατος (πυκνότητα ρ), εφόσον αυτοί οι δύο παράγοντες καθορίζουν το ποσοστό των φωτονίων που εισέρχονται στον ανιχνευτή από το σύνολο των εκπεµποµένων φωτονίων της συγκεκριµένης ενέργειας. Ο υπολογισµός της απόδοσης του συστήµατος γ-φασµατοσκοπίας για συγκεκριµένη ενέργεια (Εο) ακτινοβολίας γ πραγµατοποιείται µε την λήψη φασµάτων βαθµονοµηµένων πηγών ακτινών γ αντίστοιχης ενέργειας. Οι πηγές αυτές πρέπει να παρουσιάζουν την ίδια γεωµετρία και πυκνότητα ρ, µε τα αντίστοιχα µεγέθη των προς µέτρηση δειγµάτων. Από τις µετρήσεις υπολογίζεται ο καθαρός ρυθµός γεγονότων που ανιχνεύει το σύστηµα για την συγκεκριµένη ενέργεια(περιοχή φωτοκορυφής, Ε 0 ) και µε την γνώση της ενεργότητας της πηγής βαθµολογίας, καθώς και του ποσοστού εκποµπής της εν λόγω ακτινοβολίας γ, προσδιορίζεται η απόδοση του συστήµατος µέτρησης για την συγκεκριµένη ενέργεια(ε 0 ). Τέλος η ενεργότητα του φίλτρου και κατ επέκταση η ενεργότητα του αέρα (γνωρίζοντας την ποσότητα του αέρα που πέρασε από το φίλτρο) δίνεται από την σχέση: N A = g t η Γ όπου Ν το καθαρό εµβαδόν της περιοχής της φωτοκορυφής (Εο),g η ποσότητα αέρα που πέρασε από το φίλτρο, t ο χρόνος µέτρησης, η και Γ η απόδοση του συστήµατος µέτρησης και το ποσοστό εκποµπής φωτονίων της συγκεκριµένης ενέργειας (Εο) αντίστοιχα. Στην συγκεκριµένη περίπτωση χρησιµοποιήθηκε βαθµονοµηµένη πηγή γεωµετρίας φίλτρου. Η καµπύλη απόδοσης του ανιχνευτή όπως προέκυψε από την βαθµονόµηση φαίνεται στο Σχήµα 3. 37

35 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0, ΕΝΕΡΓΕΙΑ (kev) Σχήµα 3. Απόδοση του ανιχνευτή HPGe για γεωµετρία φίλτρου Με την µέθοδο της γ-φασµατοσκοπίας χαµηλού υποβάθρου προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις στον αέρα των ραδιονουκλιδίων 7 Be, 137 Cs, 226 Ra, 235 U, 234 Th. Μέτρηση φωτοκορυφής Το φάσµα της γ-ακτινοβολίας που εµφανίζεται στον φασµατογράφο αποτελείται από ένα αριθµό καναλιών σε κάθε ένα από τα οποία συσσωρεύονται οι χτύποι που αντιστοιχούν σε φωτόνια ενός µικρού εύρος ενεργειών. Για παράδειγµα αν σε ένα φάσµα 4096 καναλιών θα µπορούσαµε να δούµε φάσµα ενεργειών έως και 2048 kev τότε το κάθε κανάλι θα εκπροσωπούσε χτύπους που αντιστοιχούν σε φωτόνια µε εύρος ενεργειών µεταξύ τους 0.5 kev ιαδοχικά κανάλια εκφράζουν αυξανόµενη ενέργεια. Σε ένα τέτοιο φάσµα µία ακτινοβολία γ συγκεκριµένης ενέργειας θα αναπαρίσταται µε µία κανονική (Gaussian) κατανοµή που θα απλώνεται γύρω από κάποιο κεντρικό σηµείο το οποίο θα εκφράζει την ενέργεια της ακτινοβολίας γ. Ο προσδιορισµός της φωτοκορυφής µπορεί να 38

36 πραγµατοποιηθεί εν γένει µε την άθροιση των χτύπων όλων των καναλιών που εκπροσωπούν την φωτοκορυφή και αφαιρώντας τους χτύπους των συγκεκριµένων καναλιών που αντιστοιχούν στο υπόβαθρο της µέτρησης κάτω από την φωτοκορυφή. Το υπόβαθρο κάτω από την φωτοκορυφή µπορεί να αυξηθεί από πολλούς παράγοντες. Στις περισσότερες των περιπτώσεων το υπόβαθρο θα εκφράζει τους χτύπους λόγω Compton στο εσωτερικό του ανιχνευτή από φωτόνια ενεργειών υψηλότερα από αυτά προς µέτρηση ή από ακτινοβολία που προέρχεται από την θωράκιση και γενικά τον περιβάλλοντα χώρο του ανιχνευτή. Στα επόµενα κρίνεται σκόπιµο να γίνει µια αναφορά σε µερικούς στατιστικούς όρους που έχουν σχέση µε τα όρια ανίχνευσης του ανιχνευτή υπερκαθαρού γερµανίου (HPGe) και εν συνεχεία να υπολογιστεί η ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα που µπορεί να µετρηθεί από τον εν λόγω ανιχνευτή. 39

37 2.2 ΟΡΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ Counting decision Limits Όρια απόφασης από µετρήσεις χτύπων Γενικά στην βιβλιογραφία υπάρχει µία σύγχυση γύρω από τους όρους όριο ανίχνευσης (limit of detection), ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα (minimum detectable activity-mda) και κριτικό όριο, (critical limit) (6). Οι παραπάνω όροι µεταχειρίζονται από την διεθνή επιστηµονική κοινότητα µε µεγάλη ελευθερία και διαφορετικό τρόπο καθορισµού και υπολογισµού του κάθε όρου. Από αυτούς ο όρος µε την µεγαλύτερη διαφοροποίηση είναι η ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα (MDA). Παρακάτω θα ορίσουµε µερικούς στατιστικούς όρους που απαντούν στα παρακάτω στατιστικά ερωτήµατα: κριτικό όριο (L c ) Ο αριθµός των καθαρών χτύπων είναι επαρκής; άνω όριο (L u ) οθέντος ότι ο παραπάνω αριθµός δεν είναι στατιστικά επαρκής, ποιος είναι ο µέγιστος αριθµός που γίνεται στατιστικά αποδεκτός; όριο ανίχνευσης (L D ) Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθµός χτύπων τους οποίους θα είµαι σίγουρος ότι θα ανιχνεύσω; ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα (MDA) Ποιο είναι το ελάχιστο µέγεθος µετρούµενης ενεργότητας; Οι παραπάνω όροι έχουν καθοριστεί από την Currie (1968) και τους Sumerling and Darby (1981). Αξίζει να σηµειωθεί ότι όλοι οι παραπάνω όροι µε εξαίρεση αυτόν της ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας υπολογίζονται σαν χτύποι και όχι σαν ενεργότητα ή κάποια άλλη ποσότητα. Κριτικό όριο 40

38 Ο αριθµός των καθαρών χτύπων είναι επαρκής; Μετά την µέτρηση του αριθµού των χτύπων µίας φωτοκορυφής είναι σηµαντικό να γνωρίζει κανείς την στατιστική επάρκεια αυτού του αριθµού. Από την στιγµή που η φωτοκορυφή γίνεται µη επαρκής όταν χάνεται-κρύβεται µέσα στο υπόβαθρο του φάσµατος για να οριστεί η στατιστική επάρκεια των χτύπων µίας φωτοκορυφής θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και οι αβεβαιότητες του υποβάθρου. Ας υποθέσουµε ότι µετρούµε αρκετές φορές ένα δείγµα το οποίο είναι µη ραδιενεργό και δεν εµπεριέχει κανένα ραδιενεργό στοιχείο. Μία σειρά από χτύπους αποτελεσµατικοί χτύποι υποβάθρου- µετρούνται για την οποία η µέση τιµή των παραπάνω καθαρών χτύπων πάνω από το υπόβαθρο είναι µηδέν µε κανονική κατανοµή (Gaussian) πάνω και κάτω από το µηδέν (Σχήµα 4). Την επέκταση αυτής της κατανοµής, ή την τυπική απόκλιση, θα την ονοµάσουµε σ 0. Σχήµα 4. Ορισµός του κριτικού ορίου. (Ο κάθετος άξονας απεικονίζει την συχνότητα εµφανίσεως των κρούσεων) Το ερώτηµα που εύλογα γεννάται είναι πώς θα µπορέσουµε να διαχωρίσουµε αν κάποια µέτρηση γύρω από το µηδέν δεν αντιστοιχεί σε κάποιο καθαρό αριθµό χτύπων αλλά είναι µηδέν; Πρέπει να εισαχθεί ένα µέγεθος το οποίο θα µπορεί να κάνει αυτόν τον διαχωρισµό και θα το 41

39 ονοµάσουµε κριτικό όριο. Θα πρόκειται για κάποιο όριο πάνω από το οποίο θα µπορούµε να είµαστε σίγουροι µέχρι κάποιο βαθµό ότι οι καθαροί χτύποι είναι πραγµατικοί και δεν αντιστοιχούν στην κανονική κατανοµή του δείγµατος µε την µηδενική ραδιενέργεια. Θα πρέπει να καθορίσουµε ένα αριθµό τυπικών αποκλίσεων της παραπάνω κατανοµής του µηδενικού δείγµατος πάνω από τις οποίες θα είµαστε σίγουροι µέχρι κάποιο βαθµό ότι ο υπολογισµένος καθαρός αριθµός των χτύπων θα αντιστοιχεί σε υπαρκτό αριθµό χτύπων. Πχ Αν Α>k α* σ 0, οι χτύποι είναι στατιστικά επαρκείς, όπου Α ο αριθµός των καθαρών χτύπων Αν Α k α *σ 0, οι χτύποι δεν είναι στατιστικά επαρκείς Ο συντελεστής k α θα πρέπει να επιλεγεί τέτοιος ώστε να παρέχει τον επιθυµητό βαθµό εµπιστοσύνης στο αποτέλεσµα. Για παράδειγµα θα µπορούσαµε να θεωρήσουµε ότι ένας χτύπος που βρίσκεται στο κριτικό όριο να έχει πιθανότητα µόνο 5% να τον λάβουµε υπόψη ως καθαρό χτύπο ενώ στην πραγµατικότητα δεν είναι. Με άλλα λόγια δηλαδή κατά 95% ανήκει στο υπόβαθρο. Η παραπάνω πρόταση θα µπορούσε να διατυπωθεί και διαφορετικά λέγοντας ότι θέλουµε να είµαστε κατά 95% σίγουροι ότι ο χτύπος στο κριτικό όριο δεν είναι στατιστικά επαρκής. Σε περίπτωση της παραπάνω θεώρησης και µε την χρήση της στατιστικής ο όρος (α=0.05) και από τον Πίνακα 2 βρίσκουµε τον συντελεστή k α που είναι ίσος µε κάνοντας χρήση µόνο του πάνω µέρους της κανονικής κατανοµής και όχι και των δύο πλευρών. 42

40 Πίνακας 2. Ο παράγοντας k για συγκεκριµένη πιθανότητα L c =1.645 σ 0 (95% όριο εµπιστοσύνης) Στην πράξη αυτό εφαρµόζεται ως εξής: εάν ο ρυθµός των καθαρών χτύπων είναι πάνω από το κριτικό όριο L c τότε µπορούµε να πούµε ότι έχει ανιχνευτεί ραδιενέργεια στο δείγµα µας και είναι λογικό, µαζί µε την τιµή αυτή, να συνοδεύεται και από µία τιµή αβεβαιότητας (όριο εµπιστοσύνης). Αλλιώς θα πρέπει να πούµε ότι το δείγµα είναι µη ραδιενεργό και να δώσουµε ένα πάνω όριο. Αυτό βέβαια που πρέπει να τονιστεί ότι η επιλογή του 95% ως όριο εµπιστοσύνης δεν αποτελεί κάτι το απαραβίαστο και υποχρεωτικό συµβιβασµό. Κάλλιστα θα µπορούσε να ληφθεί ένα υψηλότερο αλλά και ένα χαµηλότερο όριο εµπιστοσύνης αλλάζοντας φυσικά και την αντίστοιχη τιµή του k α. Οποιαδήποτε τιµή και να εκλεγεί θα πρέπει να λάβει κανείς υπόψη του γενικά την συγκεκριµένη µέτρηση και όχι να ληφθεί εξ αρχής. Στην πραγµατικότητα δεν γνωρίζουµε ούτε την τιµή του σ 0, που είναι η τυπική απόκλιση (ή αβεβαιότητα) της κατανοµής των καθαρών χτύπων. Αυτό που γνωρίζουµε είναι το δείγµα και την εκτίµηση του υποβάθρου. Με την 43

41 χρήση της εξίσωσης: var(a)=var(g)+var(b) και µε την γνώση του ότι var(count)=count µπορούµε να εξάγουµε ότι: var(net counts)=net counts+background+var(background) (Εξ.1) var(g) όπου G ο συνολικός αριθµός χτύπων (Gross) και Β το υπόβαθρο (Background) Η παραπάνω σχέση ισχύει είτε αναφερόµαστε σε απλούς χτύπους είτε αναφερόµαστε σε χτύπους µιας φωτοκορυφής. Στην περίπτωση των απλών χτύπων τότε εάν ο συνολικός αριθµός των χτύπων είναι C και το υπόβαθρο B τότε ο καθαρός αριθµός χτύπων είναι Ν=C-B. Έτσι var(n)=n+b+var(b) (Εξ.2) Το σ 2 0 είναι η διακύµανση του Ν όταν το Ν=0 και το var(b) για απλό αριθµό χτύπων είναι B. Έτσι var(n=0)= σ 2 0 =B+var(B)=2B (Εξ.3) και από τις παραπάνω εξισώσεις υπολογίζεται το κριτικό όριο για εµπιστοσύνη 95% L c =1.645 σ 0 =1.645(2Β) 1/2 =2.33Β 1/2 (Εξ.4) Στην περίπτωση των χτύπων φωτοκορυφής η κατάσταση γίνεται πιο περίπλοκη αφού η αβεβαιότητα ή αν θέλετε η τυπική απόκλιση εξαρτάται από των αριθµό των καναλιών του υποβάθρου αλλά και τις περιοχές υποβάθρου δεξιά και αριστερά της κορυφής. Η Εξ.2 ισχύει και σε αυτή την περίπτωση µε την διαφορά ότι το Β δεν είναι ένας απλός αριθµός χτύπων αλλά µία εκτίµηση του υποβάθρου η οποία έχει µία διακύµανση που δεν είναι ίση µε Β. Η εκτίµηση του υποβάθρου 44

42 γίνεται χρησιµοποιώντας έναν αριθµό καναλιών m για τον υπολογισµό των µέσων χτύπων ανά κανάλι όπως φαίνεται στο Σχήµα 5. Σχήµα 5.Υπολογισµός της φωτοκορυφής µε χρήση υποβάθρου Εξ.5. Ο υπολογισµός του καθαρού αριθµού των χτύπων δίνεται από την A u L 1 u + m Ci n + i= L i= L m i= u + 1 / 2m = (Εξ.5) όπου Ci ο αριθµός των χτύπων στο κανάλι i. Με την βοήθεια της Εξ.5 µπορούµε να πούµε ότι var(b)=nb/2m (Εξ.6) Άρα στην περίπτωση φωτοκορυφής var(a)=a+b+nb/2m (Εξ.7) Θεωρώντας τον καθαρό αριθµό χτύπων ίσο µε µηδέν έχουµε: var(a=0)= σ 0 2 =B(1+n/2m) (Εξ.8) 45

43 και L c =1.645 σ 0 =1.645 [B(1+n/2m)] 1/2 για α=0.05 (Εξ.9) Στην περίπτωση που ο αριθµός των καναλιών που χρησιµοποιούνται για την εκτίµηση του υποβάθρου είναι ίσος µε το πλάτος της φωτοκορυφής (n=2m) (Σχήµα 5) τότε η σχέση και για τις δύο περιπτώσεις γίνεται ίδια. Η εξίσωση του αριθµού των χτύπων µε την διακύµανση του είναι συνηθισµένο σφάλµα που οδηγεί σε υποεκτίµηση του κριτικού ορίου. Για παράδειγµα στην περίπτωση µιας κορυφής µε 21 κανάλια και µε περιοχές υποβάθρου αποτελούµενες από τρία κανάλια ο υπολογισµός του κριτικού ορίου είναι L c =3.49 ενώ µε την θεώρηση απλών χτύπων είναι L c =2.33. ηλαδή έχουµε µία υποεκτίµηση του 33%. Άνω όριο L u οθέντος ότι ο αριθµός των χτύπων δεν είναι στατιστικά ικανοποιητικός, ποιος είναι ο µέγιστος εκείνος αριθµός των χτύπων που θα είναι στατιστικά ικανοποιητικός. Το κριτικό όριο χρησιµοποιείται για να εκτιµήσει την στατιστική επάρκεια των υπολογισθέτων καθαρών χτύπων. Εάν ο αριθµός των καθαρών χτύπων Ν είναι µικρότερος η ίσος µε το κριτικό όριο L c τότε η ενεργότητα θα πρέπει να δηλωθεί ως µη ανιχνεύσιµη (non detected) και ένα άνω όριο ή µικρότερο από, πρέπει να οριστεί. Άρα πρέπει να ορίσουµε ένα επίπεδο (όριο) για το οποίο µπορούµε να είµαστε σίγουροι (µέχρι κάποιο βαθµό ) ότι υπερβαίνει την τιµή της φωτοκορυφής αν φυσικά υπάρχει. Μπορούµε να συσχετίσουµε αυτό το µέγεθος µε µια ιδεατή κατανοµή που θα παίρναµε εάν µετρούσαµε το συγκεκριµένο δείγµα αρκετές φορές (Σχήµα 5) και ορίζαµε το L u αναλόγως. 46

44 L u =N+k α σ u 2 (Εξ.10) όπου σ u είναι η τυπική απόκλιση της πραγµατικά µετρούµενης τιµής. k α είναι η εµπιστοσύνη από την µία πλευρά της κατανοµής και αν ορίσουµε ως όριο εµπιστοσύνης το 95% (α=0.05) µπορούµε να είµαστε σίγουροι ότι υπάρχει µόνο 1 πιθανότητα στις 20 η πραγµατική ενεργότητα να είναι µεγαλύτερη από το L u. Εάν το Ν(καθαροί χτύποι) είναι µικρότερο από το µηδέν τότε παρόλο που είναι στατιστικά αποδεκτό δεν εκπροσωπεί µία πραγµατική κατάσταση και ο αριθµός Ν δεν θα πρέπει να συµπεριληφθεί στους υπολογισµούς. Ξανά είναι διαφορετικοί οι υπολογισµοί για την περίπτωση των απλών χτύπων και για την περίπτωση των φωτοκορυφών. Με 95% εµπιστοσύνη για απλούς χτύπους έχουµε. L u =N+1.645[N+2B] 1/2 (Εξ.11) Για την περίπτωση της φωτοκορυφής L u =A+1.645[A+B(1+n/2m)] 1/2 (Εξ.12) Στην περίπτωση που το Ν είναι ακριβώς µηδέν τότε από τις παραπάνω εξισώσεις προκύπτουν αυτές του κριτικού ορίου. Εάν ο καθαρός αριθµός των χτύπων είναι µηδέν τότε είµαστε κατά 95% σίγουροι ότι ο πραγµατικός αριθµός είναι µικρότερος από Lc που είναι και ο ορισµός του κριτικού ορίου. Εκτός από αυτή την ειδική περίπτωση το πάνω όριο και το κριτικό όριο δεν είναι ίδια. Όριο ανίχνευσης, Detection limit L D Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθµός χτύπων για τους οποίους µπορώ να είµαι σίγουρος ότι θα ανιχνευθούν; Είναι σηµαντικό να ειπωθεί σε αυτό το σηµείο ότι τόσο το κριτικό όριο όσο και το άνω όριο είναι εκ των υστέρων εκτιµήσεις (a posteriori) που βασίζονται στους χτύπους που µετρήθηκαν. Το όριο ανίχνευσης απαντάει σε 47

45 µία εκ των προτέρων ερώτηση(a priori) που διατυπώνεται ως εξής: Εάν είχαµε να µετρήσουµε ένα δείγµα ποιος θα ήταν ο ρυθµός χτύπων για να είµαστε κατά 95% σίγουροι ότι θα ανιχνεύαµε το δείγµα; Συχνά αυτός ο όρος συγχέεται µε το κριτικό όριο. Έτσι αν η ενεργότητα του δείγµατος συνέβαινε να είναι ίση µε το κριτικό όριο L c, στατιστικά θα είµασταν κατά 95% σίγουροι ότι στο 50% των περιπτώσεων θα ανιχνεύαµε κάτι. Αυτό συµβαίνει γιατί η κατανοµή είναι συµµετρική γύρω από το L c. Είναι σαφές ότι το L D θα πρέπει να είναι πάνω από το L c (Σχήµα 2). Ας υποθέσουµε ότι έχουµε ένα δείγµα µε ενεργότητα που θα παράγει ένα χτύπο ακριβώς στο όριο ανίχνευσης. Η κατανοµή των χτύπων εάν µετρούσαµε το δείγµα πολλές φορές θα είχε µία τυπική απόκλιση σ D. Θέλουµε να είµαστε σίγουροι µέχρι κάποιο βαθµό που καθορίζεται από το k β ότι η πιθανότητα να µην ανιχνευτεί το δείγµα είναι β L D =L c +k β σ D =k α σ 0 +k β σ D (Εξ.13) Εάν α και β έχουν επιλεγεί ίσα µε 0.05 τότε k α =k β =1.645 Στην περίπτωση των απλών χτύπων, όπου οι καθαροί χτύποι είναι ίσοι µε το όριο ανίχνευσης (N=C-B και Ν=L D ) µπορούµε να κάνουµε τις παρακάτω παρατηρήσεις. Η διακύµανση της κατανοµής των χτύπων =σ 2 D =C+Β στο όριο ανίχνευσης το C πρέπει να είναι L D +B για ένα απλό χτύπο σ 2 0 =2Β συνδυάζοντας τα παραπάνω σ 2 2 D = L D + σ 0 έτσι από την Εξ.13 προκύπτει L D =k α σ 0 +k α [L D + σ 2 0 ] 1/2 (Εξ.14) Από την παραπάνω εξίσωση προκύπτει ότι: 48

46 L D =k 2 α +2 k α σ 0 (Εξ.15) Τοποθετώντας k α =1.645 και έχοντας υπόψη ότι σ 0 2 =2Β προκύπτει L D = B 1/2 (Εξ.16) Στην περίπτωση των φωτοκορυφών παρόλο που η έκφραση για το σ 0 αλλάζει η µεθοδολογία που ακολουθείται είναι ίδια και η τελική έκφραση είναι L D = [B(1+n/2m)] 1/2 (Εξ.17) Στην πράξη ο υπολογισµός του L D µπορεί να γίνει από την στιγµή που έχουµε το υπόβαθρο ή το φάσµα. Επίσης θα πρέπει να τονιστεί ότι παρόλο που υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες L D =L C είναι σηµαντικό να διαχωριστούν οι δύο αυτές έννοιες. Αξίζει να σηµειωθεί ότι δεν είναι αναγκαίο το α=β. Εάν δεν είναι ίσα τότε ενώ οι αρχές παραµένουν ίδιες αλλάζουν οι τελικές εξισώσεις και φυσικά γίνονται πιο περίπλοκες. Σχήµα 5. Ιδεατή κατανοµή Από το Σχήµα 5 φαίνεται ότι εάν ο αριθµός των αναµενόµενων χτύπων από ένα δείγµα είναι µικρότερος από το κριτικό όριο τότε είµαστε σχεδόν 49

47 σίγουροι ότι δεν πρόκειται να ανιχνεύσουµε ραδιενέργεια. Εάν τώρα οι αναµενόµενοι χτύποι είναι πάνω από το κριτικό όριο και κάτω από το όριο ανίχνευσης τότε ίσως να ανιχνεύσουµε ραδιενέργεια. Εάν είναι πάνω από το όριο ανίχνευσης τότε είναι πιο πιθανό να ανιχνεύσουµε ραδιενέργεια παρά να µην την ανιχνεύσουµε. Ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα (MDA) Ποια είναι η ελάχιστη ανιχνεύσιµη ενεργότητα; Αυτός ο όρος πολλές φορές χρησιµοποιείται χαλαρά και χωρίς αυστηρούς ορισµούς και έτσι διαφορετικές εκτιµήσεις µπορούν να γίνουν. Ένας αποδεκτός ορισµός είναι ότι δοθέντος του φάσµατος µίας µέτρησης το MDA είναι η ελάχιστη ποσότητα ραδιενέργειας που µπορεί να προσδιοριστεί. Πρέπει να τονιστεί ότι αυτό το όριο δεν είναι ένα όριο χτύπων όπως τα προηγούµενα αλλά πρόκειται για ενεργότητα. Συχνά εξισώνεται µε την ενεργότητα που αντιστοιχεί στο όριο ανίχνευσης L D. Όµως δηµιουργείται ένα πρόβληµα. Όπως ορίστηκε προηγουµένως το όριο ανίχνευσης είναι οι χτύποι για τους οποίους µπορούµε να είµαστε κατά 95% σίγουροι ότι θα ανιχνευτούν στο συγκεκριµένο φάσµα. Παρ όλα αυτά όπως είδαµε και προηγουµένως το όριο ανίχνευσης είναι λίγο µεγαλύτερο από το κριτικό όριο. Θα µπορούσαµε λοιπόν να είχαµε την περίπτωση στην οποία το η φωτοκορυφή να δίνει ένα αριθµό χτύπων που είναι πάνω από το κριτικό όριο αλλά κάτω από το όριο ανίχνευσης. Τότε η ενεργότητα θα ήταν κάτω από το MDA. Σε αυτή την περίπτωση τι θα µπορούσαµε να πούµε; Μέρος του προβλήµατος είναι και το γεγονός ότι δεν είναι σαφής η χρήση του MDA. Ας υποθέσουµε για παράδειγµα ότι δεν ανιχνεύονται κάποιοι χτύποι και ότι υπολογίζεται το MDA. είναι χρήσιµη η πληροφορία του πάνω ορίου της ενεργότητας ή µήπως θα ήταν πιο χρήσιµη µια πιο γενική γνώση της απόδοσης της µεθόδου; Γιατί σε ορισµένα προγράµµατα υπολογίζεται το MDA όταν υπάρχει ένας ικανοποιητικός αριθµός χτύπων στην φωτοκορυφή; Προτείνεται το MDA να είναι ισοδύναµο µε το τον ορισµό του άνω ορίου και πρέπει να υπολογίζεται µόνο όταν δεν υπάρχουν χτύποι στην 50

48 φωτοκορυφή. Η παρακάτω διαδικασία είναι αυτή που προτείνεται κατά την διάρκεια µίας µέτρησης: Ελέγξτε την περιοχή της φωτοκορυφής και υπολογίστε τους καθαρούς χτύπους της φωτοκορυφής και την αβεβαιότητα, καθώς και την αβεβαιότητα του υποβάθρου. Υπολογίστε το κριτικό όριο L C και συγκρίνετέ το µε τον αριθµό των καθαρών χτύπων Εάν οι καθαροί χτύποι είναι µεγαλύτεροι από το κριτικό όριο υπολογίστε ένα αποτέλεσµα µε το κατάλληλο όριο εµπιστοσύνης. Εάν η φωτοκορυφή δεν είναι σηµαντική (A<L C ) τότε υπολόγισε το άνω όριο L u και µε αυτή την τιµή να υπολογιστεί το MDA. εν ενδιαφέρει εάν η φωτοκορυφή µόλις ανιχνεύεται ή όχι. Το πλεονέκτηµα είναι ότι η ίδια διαδικασία ακολουθείται είτε φαίνεται η φωτοκορυφή είτε όχι. Εάν η φωτοκορυφή δεν φαίνεται τότε υπάρχει κάποια εµπιστοσύνη ότι το MDA είναι ρεαλιστικό.. Είτε ο υπολογισµός του MDA βασίζεται στο L D ή στο L u και στις δύο περιπτώσεις υπεισέρχεται η αβεβαιότητα του υποβάθρου και γενικά αυτό δηµιουργεί προβλήµατα στα διάφορα εµπορικά πακέτα της αγοράς. Προγράµµατα που εξισώσουν την τυπική απόκλιση του υποβάθρου µε την τετραγωνική ρίζα του υποβάθρου είναι λανθασµένα και υποεκτιµούν το όριο που υπολογίζουν. Παράδειγµα. Το παρακάτω παράδειγµα θα διαλευκάνει τους όρους που ορίστηκαν στα παραπάνω. Θεωρούµε το φάσµα του σχήµατος 6. Ουσιαστικά πρόκειται για µία φωτοκορυφή που αποτελείτε από πολλές µικρές φωτοκορυφές. Υπολογίζονται τα παρακάτω 51

49 Gross counts G: n=11 κανάλια Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S: m=6 κανάλια, όπου S οι χτύποι υποβάθρου ( οι χτύποι που βρίσκονται στα 3 κανάλια πάνω από την φωτοκορυφή και στα 3 κάτω από την φωτοκορυφή). Σχήµα 6. Θεωρητικό φάσµα ιόρθωση υποβάθρου, B=nS/2m: Καθαρός αριθµός χτύπων, A=G-B: 194 Κριτικό όριο, L c : 951 Από αυτό καταλαβαίνουµε ότι η φωτοκορυφή δεν ανιχνεύθηκε και γι 'αυτό τον λόγο πρέπει να υπολογίσουµε το άνω όριο. Άνω όριο, L u :

50 Η µετάφραση του L u είναι ότι είµαστε κατά 95% σίγουροι ότι οι κτύποι της φωτοκορυφής είναι λιγότεροι από 1145 Το όριο ανίχνευσης είναι L D : 1095 Αυτό σηµαίνει ότι δοθέντος του υποβάθρου αν πραγµατοποιούσαµε ξανά την µέτρηση θα ήµασταν κατά 95% σίγουροι ότι θα ανιχνεύαµε µία φωτοκορυφή µε χτύπους Η διαφορά στο L u και στο L D οφείλονται στις διαφορετικές ερωτήσεις που απαντά το κάθε όριο. Υπολογισµός ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας Be-7 Gross counts 1380 Αριθµός καναλιών n = 20 2m=10 Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S=336 ιόρθωση υποβάθρου B=nS/2m=20*336/10=672. Οπότε το όριο ανίχνευσης L D είναι : L D =2,71+3,29[B(1+20/10)] 1/2 =152,396 counts Και σε Bq/m 3 : 0,408 mbq/m 3 Υπολογισµός ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας Th-234 Gross counts: 3244 Αριθµός καναλιών: n =22 2m=10 Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S=1265 ιόρθωση υποβάθρου B=nS/2m=22*1265/10=2783. Καθαρός αριθµός χτύπων: =461 Οπότε το όριο ανίχνευσης L D είναι : L D =2,71+3,29[B(1+22/10)] 1/2 = 2244,561counts Και σε Bq/m 3 : 8,53mBq/m 3 53

51 Υπολογισµός ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας U-235 στα 143,7 kev Gross counts: 2616 Αριθµός καναλιών: n =22 2m=10 Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S=1158 ιόρθωση υποβάθρου B=nS/2m=22*1158/10=2547,6. Οπότε το όριο ανίχνευσης L D είναι : L D =2,71+3,29[B(1+22/10)] 1/2 =299,76 Και σε Bq/m 3 : 0,335mBq/m 3 Υπολογισµός ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας Ra-226 στα 185,7 kev Gross counts: 3193 Αριθµός καναλιών: n =22 2m=10 Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S=1040 ιόρθωση υποβάθρου B=nS/2m=22*1040/10=2288. Οπότε το όριο ανίχνευσης L D είναι : L D =2,71+3,29[B(1+22/10)] 1/2 =284,2233 Και σε Bq/m 3 : 0,052mBq/m 3 Υπολογισµός ελάχιστης ανιχνεύσιµης ενεργότητας Cs-137 Gross counts: 448 Αριθµός καναλιών: n =22 2m=10 Άθροισµα των χτύπων των περιοχών υποβάθρου S=205 ιόρθωση υποβάθρου B=nS/2m=22*1040/10=451. Οπότε το όριο ανίχνευσης L D είναι : L D =2,71+3,29[B(1+22/10)] 1/2 =127,6754 Και σε Bq/m 3 : 0,0532mBq/m 3 54

52 2.3 ΤΡΟΠΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ-ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Τα φίλτρα που χρησιµοποιήθηκαν είναι δύο ειδών, 5µ και 1,6µ (Σχήµα 7).Οι µετρήσεις έγιναν την χρονική περίοδο 25/5/1999 ως 23/12/1999 στον αέρα της Θεσσαλονίκης. Η αντλία ήταν τοποθετηµένη στην ταράτσα της Πολυτεχνικής Σχολής του ΑΠΘ στο κτήριο. Η αντλία που χρησιµοποιήθηκε για την απορρόφηση του αέρα είναι της εταιρείας F&J και ο τύπος της είναι DH-1240E, 230 Volts 50 Hz. Αυτή διαθέτει έναν µικροεπεξεργαστή που ελέγχει τις λειτουργίες της αντλίας, θύρα επικοινωνίας RS-232 και ακρίβεια +/- 3% του ποσοστού ροής στη µέγιστη τιµή του (Σχήµα 8). Σχήµα 7. Φίλτρα των 5µ (επάνω) και 1,6µ (κάτω) 55

53 Σχήµα 8. Αντλία απορρόφησης αέρα στην ταράτσα του κτηρίου του ΑΠΘ Είχε προγραµµατιστεί για να απορροφά 1000m 3 αέρα µέσω ενός σωλήνα στην άκρη του οποίου ήταν τοποθετηµένο σε ειδική βάση το φίλτρο από το οποίο περνάει ο αέρας. Η διάρκεια της άντλησης του αέρα εξαρτιόνταν από το είδος του φίλτρου που τοποθετούσαµε. Για το φίλτρο µε πόρο 1,6µ έφτανε τις 3 ηµέρες περίπου, ενώ για τον για το φίλτρο µε πόρο 5µ τις 26 ώρες, ανάλογα βέβαια και µε τις καιρικές συνθήκες. Γενικά η διαδικασία που ακολουθήσαµε κατά την περίοδο των µετρήσεων είναι η εξής : 1. Τοποθέτηση του φίλτρου στην αντλία που βρίσκεται στην ταράτσα της Πολυτεχνικής Σχολής στο κτίριο 2. Ρύθµιση της αντλίας για ροή αέρα 1000 m 3 3. Συλλογή του φίλτρου µετά από χρονικό διάστηµα 1 ή περίπου 3 ηµερών για φίλτρο 5µ και 1,6µ αντίστοιχα. 56